一种检测氢气泄漏的变色胶带的制作方法

1.本实用新型属氢气泄露检测技术领域，尤其涉及一种检测氢气泄漏的变色胶带。


背景技术：

2.氢能是高效环保的二次能源，能量密度高于其它燃料，用于燃料电池时，其能量转换效率是传统内燃机的2倍，并且反应产物清洁。但是氢气属于易燃易爆品，具有一定的危险性，氢气的爆炸极限范围非常宽，氢气与空气混合的爆炸下限为4％，上限为80％。氢气的化学性质非常活泼，当它与氯气混合后，遇热或日光照射就能爆炸；如果与氟混合则立即爆炸。其点火能量极低，只有0.019mj，极微小的明火，如腈纶、的确良等衣服因摩擦而产生的静电火花，就能引起爆炸，另外猛烈的撞击也会引起爆炸。氢的比重轻，其分子运动与扩散速度快，比其他气体更容易泄漏，并且无色无味，不易被人察觉。氢气易在设备、容器和建筑物顶部积聚，因而增加了爆炸和燃烧的危险性。基于氢气的火灾危险性和易燃易爆性，氢气泄漏检测就非常重要和必要。
3.目前检测氢气泄漏的方法大致有以下两种：
4.第一种是利用检测仪检测氢气浓度，优点是体积小，成本低，易于操作，并且可以重复使用，缺点是灵敏度低，不能及时检测到氢气泄漏，并且只能检测到有氢气泄漏，不能判判别氢气泄漏的具体部位。如果需要判断氢气泄漏的具体部位还需要进一步检测。一些设备或管路的氢气泄漏不是连续的，压力较低时不发生泄漏，超过某一压力时发生泄漏，此种方法可能出现检测结果不准，存在安全隐患。
5.第二种方法是采集其他的物理数据(压力、电流、电压等)，通过传感器的参数判断氢气泄漏，优点是及时性高，缺点是体积大，成本高，应用场景受限，而且只能检测到有氢气泄漏在某一区段，无法判断具体位置。应用于燃料电池中时，由于燃料电池工况不是一个定值，是一个范围，因此采集的相关参数也是一个范围，容易发生误判。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种检测氢气泄漏的变色胶带，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
8.一种检测氢气泄漏的变色胶带，包括粘剂层、氢气检测层和基材保护层，粘剂层为第一层，氢气检测层为中间层，基材保护层为第三层，采用无色透明材料制作，可使用聚酰亚胺基材但不限于聚酰亚胺基材，用于隔绝外部空气，使得氢气检测层不受外界的干扰，同时方便观察变色情况。所述粘剂层上设有透气孔，粘剂层可以保证变色胶带粘贴在检测位置时不发生脱落。所述氢气检测层为氧化物层，当氧化物遇到氢气发生还原反应，氧化物被还原发生变色，氢气检测层上分散有催化剂，催化剂用来加速氢气的还原反应，使得检测更加快速和准确。
9.优选地，所述粘剂层可采用水性压敏胶，但不限于水性压敏胶。
10.优选地，所述氧化物层可采用金属氧化物层或金属纳米粒子层，但不限于金属氧化物。金属氧化物层可以是氧化钨层、氧化钯层、氧化钼层或者金属氧化物的水合物层等。不同的氧化物初始颜色不同，被还原后发生颜色改变也是不同的，应用范围广。催化剂可以是氯铂酸、四丁基钛酸酯、二丁基二辛酸锡等。
11.中间的氢气检测层的宽度可比粘剂层和基材保护层略窄，使粘剂层和基材保护层的两侧边形成粘结边，将氢气检测层包裹于两者之间，防止其它位置泄露的氢气由变色胶带的两侧边缘处进入内部使氢气检测层发生颜色变化，导致检测位置的误判。只有从粘剂层的透气孔透过的氢气才能与氢气检测层反应变色，检测方法稳定可靠。该变色胶带一旦变色，颜色不可恢复。特别适合于一些氢气不是连续泄漏的设备和管路，能够及时的发现安全隐患，防患于未然。
12.相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：
13.(1)本实用新型提供的变色胶带检测氢气简单直接，可以迅速变色预警，变色时间只需要10s，灵敏度高，应用范围广，可以广泛的使用在氢能源的存储容器、管路和设备上，包含但不限于燃料电池。使用时只需将变色胶带粘贴在易发生氢气泄漏的部位即可，操作简单，通过胶带颜色变化可以准确的显示氢气泄漏部位，在检测氢气泄漏部位具有更高的能力，能够及时的发现氢气泄漏隐患，防患于未然。
14.(2)本实用新型的变色胶带具有极强的抗干扰性，只有氢气从粘剂层的透气孔到达检测层才可变色；不受温度、湿度、风速、灰尘、烟气等的影响；具有很高的安全性，不会发生燃烧；不需要额外的电源或能量，节能环保。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例提供的检测氢气泄漏的变色胶带的结构示意图。
16.图2是本实用新型实施例提供的粘剂层部分揭开的变色胶带的结构示意图。
17.图中：1-粘剂层；2-氢气检测层；3-基材保护层；4-透气孔；5-催化剂；6-粘结边。
具体实施方式
18.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
19.一种检测氢气泄漏的变色胶带，如图1-2所示，第一层为粘剂层1，粘剂层1上设有透气孔4，供氢气透过，可采用水性压敏胶，以保证变色胶带粘贴在检测位置时不发生脱落。
20.第二层为氢气检测层2，为氧化物层，可采用金属氧化物层或金属纳米粒子层，但不限位金属氧化物，金属氧化物层可以是氧化钨层、氧化钯层、氧化钼层或者金属氧化物的水合物层等。不同的氧化物初始颜色不同，被还原后发生颜色改变也是不同的，应用范围广。当氧化物遇到氢气发生还原反应，氧化物被还原发生变色。为了增加检测灵敏度，氢气检测层2上分散有少量催化剂5，催化剂5可以是氯铂酸、四丁基钛酸酯、二丁基二辛酸锡等，催化剂5用来加速氢气的还原反应，使得检测更加快速和准确。
21.第三层为基材保护层3，采用无色透明材料制作，可使用聚酰亚胺基材但不限于聚酰亚胺基材，用于隔绝外部空气，使得氢气检测层不受外界的干扰，同时方便观察变色情
况。
22.使用时只需将该变色胶带粘贴在存储容器出入口、管路接头、接缝及容易发生氢气泄漏的部位，当该部位有氢气泄漏时，氢气从粘剂层1的透气孔4进入变色胶带内部，与氢气检测层2发生反应，变色胶发生永久变色，一旦变色，不可恢复原来的颜色，变色时间只需要10s，灵敏度高。不同胶带氢气检测层因氧化物不同，表面颜色不同，变色后的颜色也不同。该胶带成本低，厚度小于0.1mm，重量轻，使用和操作方便灵活。即使只有轻微的氢气泄漏，变色胶带也会发生变色，灵敏度和准确度极高，并且变色过程是不可逆的，抗干扰能力强，受环境因素(温度、湿度、风速影响很小)不会发生误判。
23.为了防止变色胶带使用过程中，其它位置泄露的氢气与变色胶带的两侧边缘接触而导致中间层的氢气检测层2发生颜色变化，影响检测结果，将中间的氢气检测层2的宽度设置为略窄于粘剂层1和基材保护层3，使粘剂层1和基材保护层3的两侧边形成粘结边6，将氢气检测层2包裹于两者之间，只有从粘剂层1的透气孔4透过的氢气才能与氢气检测层反应变色，检测方法稳定可靠。
24.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。